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發(fā)展生物科技和產(chǎn)業(yè)

保障食物有效供給

中國農(nóng)業(yè)科學院重大任務(wù)局副局長 谷曉峰、中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)研究所副所長 郭靜利

　　黨的十八大以來，習近平總書記多次強調(diào)要樹立大農(nóng)業(yè)觀、大食物觀。近日，國務(wù)院辦公廳發(fā)布的《關(guān)于踐行大食物觀構(gòu)建多元化食物供給體系的意見》(以下簡稱《意見》)，為我國“全方位、多途徑開發(fā)食物資源，保障各類食物供給”明確了政策指向。

　　《意見》要求“從傳統(tǒng)農(nóng)作物和畜禽資源向更豐富的生物資源拓展，有效促進食物新品種、新領(lǐng)域、新技術(shù)開發(fā)”、“向植物動物微生物要熱量、要蛋白”、“培育戰(zhàn)略性新興生物產(chǎn)業(yè)，鼓勵和支持發(fā)展新型食品，用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技和物質(zhì)裝備拓展農(nóng)業(yè)發(fā)展空間，開發(fā)豐富多樣的食物品種”、“構(gòu)建植物動物微生物并舉的多元化食物供給體系”，將發(fā)展生物科技，大力培育新興生物產(chǎn)業(yè)，多途徑開發(fā)食物來源，構(gòu)建多元化食物供給體系提升到戰(zhàn)略高度，這既是國際上研究的熱點，也是確保我國食物安全的重要著力點。

　　一、筑牢食物供給新根基——構(gòu)建食物生物創(chuàng)制基礎(chǔ)理論支撐體系

　　《意見》要求“聚焦基礎(chǔ)前沿領(lǐng)域，加強原始創(chuàng)新研究”等，以“提升食物開發(fā)質(zhì)量效益”。“十四五”以來，我國在農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源保護與利用、農(nóng)作物和蔬菜關(guān)鍵農(nóng)藝性狀形成與遺傳機理解析、畜禽經(jīng)濟性狀相關(guān)基因資源鑒定、食品原料人工合成等方面都實現(xiàn)了一系列重大突破。已建成包括長期庫、中期庫、原生境保護點和種質(zhì)資源信息系統(tǒng)在內(nèi)的國家農(nóng)作物種質(zhì)資源保護體系，農(nóng)作物種質(zhì)資源保存54萬份，居世界第二位。發(fā)現(xiàn)了協(xié)同調(diào)控水稻高產(chǎn)早熟關(guān)鍵基因，為作物高產(chǎn)育種和資源高效利用提供了重要的基因資源。構(gòu)建了水稻、大豆、番茄等農(nóng)作物圖泛基因組，繪制了迄今最完整的遺傳變異圖譜，為泛基因組促進作物育種提供了新思路。構(gòu)建了規(guī)模最大的豬等腸道微生物基因組集，為動物強抗逆性、高生長速度、高飼料轉(zhuǎn)化相關(guān)菌種挖掘和利用奠定了基礎(chǔ)。設(shè)計了化學和酶耦合催化的人工淀粉合成途徑，實現(xiàn)了不依賴植物光合作用的二氧化碳到淀粉的人工全合成。未來還需進一步夯實生物科技的基礎(chǔ)體系，深度發(fā)掘優(yōu)異種質(zhì)和優(yōu)異基因，開展種質(zhì)資源表型與基因型精準鑒定;深入揭示動物植物微生物互作機制，為健康種養(yǎng)殖和病蟲害綠色防控提供理論基礎(chǔ)。

　　二、拓寬食物供給新品類——攻克具有自主知識產(chǎn)權(quán)的食物生物創(chuàng)制新技術(shù)

　　《意見》要求“積極發(fā)展合成生物技術(shù)”“深入實施種業(yè)振興行動”等，因此，創(chuàng)新具有自主知識產(chǎn)權(quán)的顛覆性生物技術(shù)研發(fā)手段，成為推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式變革和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的源動力。近年來，我國突破了無基因型依賴遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)，有效解決了小麥、玉米等遺傳轉(zhuǎn)化中基因型限制問題。新型基因編輯工具不斷創(chuàng)新，開發(fā)了能夠?qū)崿F(xiàn)大片段DNA精準插入的PrimeRoot系統(tǒng)，通過基因敲入賦予作物對疾病和病原體的抗性，從而推動基于CRISPR的植物基因組工程的創(chuàng)新。通過基因編輯育種技術(shù)先后培育出了抗病高產(chǎn)小麥、高油酸大豆等性狀改良新品種。在基因組選擇技術(shù)創(chuàng)新上，建立了中國荷斯坦牛基因組選擇技術(shù)體系，使我國奶牛育種技術(shù)躋身于國際先進行列，構(gòu)建全基因組預(yù)測新模型對玉米、馬鈴薯等產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀的預(yù)測準確度大幅度提升，大大縮短育種周期和降低育種成本。在智能設(shè)計育種技術(shù)創(chuàng)新上，構(gòu)建了從基因組DNA序列預(yù)測基因表達調(diào)控模式的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，研發(fā)了系列遺傳和表觀遺傳修飾人工智能預(yù)測和設(shè)計模型矩陣。突破乙醇梭菌蛋白制備核心關(guān)鍵技術(shù)，開辟出飼料蛋白生產(chǎn)新途徑。未來還仍進一步加強基因編輯底層技術(shù)研發(fā)，開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的基因編輯工具;加強人工智能算法和大模型開發(fā)，為農(nóng)業(yè)基因編輯技術(shù)、全基因組選擇技術(shù)、合成生物技術(shù)等關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)提供智能化支撐，建立更加高效精準的育種體系。構(gòu)建全國統(tǒng)一的農(nóng)業(yè)生物信息數(shù)據(jù)庫和大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)生物信息資源的數(shù)字化、動態(tài)化和信息化管理。

　　三、打造食物供給新業(yè)態(tài)——構(gòu)建生物全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展體系

　　《意見》要求“培育發(fā)展生物農(nóng)業(yè)，開拓新型食品資源”等，為此，就要建立集種質(zhì)資源鑒定利用、種子技術(shù)創(chuàng)新、新產(chǎn)品研發(fā)全產(chǎn)業(yè)鏈生物技術(shù)創(chuàng)新體系，驅(qū)動現(xiàn)代生物育種和新型食品生物制造產(chǎn)業(yè)相融合，從大豆和玉米等生物育種產(chǎn)業(yè)化試點推進、生物肥料和生物農(nóng)藥等產(chǎn)業(yè)的深度發(fā)展、飼用微生物菌體蛋白生物制造、合成生物技術(shù)不斷打造形成未來食品產(chǎn)業(yè)新領(lǐng)域等，生物全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展體系開始逐步形成：生物技術(shù)創(chuàng)制的新食品正“穩(wěn)慎推進新型食物產(chǎn)業(yè)化”，逐步形成多層面多鏈條的食物供給產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系;“向植物動物微生物要熱量、要蛋白”，利用智能設(shè)計、合成生物等前沿技術(shù)賦能產(chǎn)業(yè)化進程，支持人造蛋白合成生物關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和重大產(chǎn)品創(chuàng)制，加快實現(xiàn)人造蛋白的大規(guī)模低成本工業(yè)化生產(chǎn)，構(gòu)建具有特定合成能力的微生物細胞工廠，生產(chǎn)人類所需的淀粉、蛋白質(zhì)、油脂等各類食物原料;挖掘“新型食品資源”、“延伸食物產(chǎn)業(yè)鏈”，通過營養(yǎng)強化等生物技術(shù)手段，直接從作物育種角度解決微量營養(yǎng)缺乏的問題，在防治和改善人群微量營養(yǎng)元素(鐵、鋅、維生素A等)缺乏及其相關(guān)疾病發(fā)生等方面都已展現(xiàn)出生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強勁勢頭。生物產(chǎn)業(yè)將逐漸成為確保食物有效供給，全面參與國際市場競爭的重要產(chǎn)業(yè)新領(lǐng)域。

　　根據(jù)《意見》，從生物科技和生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展視角構(gòu)建“多元化食物供給體系”，就要大力提升生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展外部保障能力。一要加快新興生物技術(shù)的安全評價體系，制定新型食物資源的食用安全和環(huán)境安全評價技術(shù)指南，科學評價其潛在風險。二要推動技術(shù)標準化，統(tǒng)一基因編輯、合成生物等新興技術(shù)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的操作規(guī)范和安全標準。建立國家級或行業(yè)級技術(shù)標準，有效規(guī)范新型食物研發(fā)和商業(yè)化進程。三要調(diào)整優(yōu)化食物新品種市場準入審批流程，對評估后無風險或風險小的產(chǎn)品開設(shè)綠色通道，加快市場化進程。四要牢固樹立全方位、多途徑開發(fā)食物資源理念，加強新技術(shù)、新產(chǎn)品科普宣傳，提高人民群眾對新型食物品種的接受度。